Cos’è il GSM? Dal 2G alla connettività IoT moderna

Questa guida illustra in dettaglio tecnico l’architettura di rete del GSM, spiega perché il modello SIM da esso introdotto sia ancora oggi alla base di ogni connessione IoT cellulare e chiarisce esattamente cosa comporti, per un’implementazione già operativa, il calendario di spegnimento della rete 2G in Norvegia.

Punti chiave:

• Il GSM è lo standard 2G che ha introdotto la voce digitale, la scheda SIM rimovibile e il modello di identità dell'abbonato su cui si basano ancora tutte le generazioni successive di telefonia mobile, compreso il 5G.
• L’architettura di rete del GSM separa la rete di accesso radio (BTS e BSC) dalla rete di commutazione centrale (MSC, HLR, VLR), un design a livelli che le generazioni successive hanno perfezionato anziché sostituire.
• Il GSM utilizza congiuntamente TDMA e FDMA per suddividere lo spettro radio in canali e slot temporali, un approccio fondamentalmente diverso dai metodi di accesso basati su OFDMA utilizzati nel 4G e nel 5G.
• Telia ha già completato la disattivazione della propria rete 2G in Norvegia, che si concluderà a dicembre 2025. Telenor prevede di mantenere attiva la rete 2G fino all’inizio del 2028.
• Qualsiasi dispositivo IoT che si connetta ancora tramite GSM necessita di un piano di migrazione verso LTE-M, NB-IoT o 4G standard prima che il proprio operatore di rete disattivi il 2G.
• Com4 fornisce connettività SIM attraverso i successori del GSM nell’IoT, LTE-M e NB-IoT, e collabora con le aziende per pianificare ed eseguire le migrazioni dal 2G prima che un dispositivo smetta di funzionare.

Cosa significa in realtà GSM e quali innovazioni ha introdotto?

GSM sta per Global System for Mobile Communications, originariamente Groupe Spécial Mobile dal nome del gruppo europeo di standardizzazione che lo sviluppò negli anni ’80. Prima del GSM, le reti mobili erano un mosaico di standard analogici nazionali e regionali incompatibili tra loro, il che significava che un telefono costruito per la rete di un paese spesso non poteva essere utilizzato in un altro. Il GSM ha cambiato questa situazione creando un unico standard digitale comune che ha permesso a un dispositivo, e in seguito a una scheda SIM, di funzionare su reti diverse e oltre i confini nazionali. Due concetti introdotti dal GSM definiscono ancora oggi il funzionamento della connettività mobile e dell’IoT:

• La scheda SIM. Il GSM ha introdotto il concetto di separazione dell’identità dell’abbonato dal dispositivo fisico, utilizzando un modulo di identità dell’abbonato (Subscriber Identity Module) rimovibile. Lo stesso principio è alla base di ogni forma di connettività SIM per l’IoT venduta oggi, comprese l’eSIM e l’iSIM, che in realtà sono solo formati fisici e di provisioning più recenti basati sul modello di identità originale del GSM.

• Voce e segnalazione digitali. Il GSM ha portato la comunicazione mobile dall’analogico al digitale, migliorando la qualità delle chiamate, rendendo possibile la crittografia e utilizzando la capacità di rete in modo molto più efficiente rispetto ai sistemi analogici, gettando così le basi tecniche su cui si sono sviluppate tutte le generazioni successive.

Come funziona effettivamente l’architettura di rete del GSM?

Una rete GSM è costituita da due sottosistemi collegati: il Sottosistema della Stazione Base (BSS), che gestisce la connessione radio con i dispositivi, e il Sottosistema di Commutazione di Rete (NSS), che gestisce l’autenticazione, l’instradamento e la commutazione delle chiamate.

• BTS (Base Transceiver Station, Stazione ricetrasmittente di base). Si tratta della torre radio fisica o dell’antenna a cui si connette un dispositivo. La BTS gestisce direttamente l’interfaccia radio, compresa la codifica del canale e la crittografia su quel collegamento.
• BSC (Base Station Controller). Un BSC controlla in genere più unità BTS, gestendo le risorse radio, i passaggi di controllo tra le torri e il controllo della potenza nelle celle che supervisiona.
• MSC (Mobile Switching Center). L’MSC è il nodo di commutazione centrale, responsabile dell’instradamento delle chiamate, della registrazione, dell’autenticazione e dei passaggi da una cella all’altra a livello di rete, non solo all’interno di una singola cella.
• HLR (Home Location Register). L’HLR è il database principale degli abbonati, in cui sono memorizzate le informazioni permanenti relative a ogni SIM registrata sulla rete, compresa la sua identità e le autorizzazioni di servizio.
• VLR (Visitor Location Register). Il VLR è un database temporaneo che tiene traccia degli abbonati attualmente attivi in una determinata area, aggiornato man mano che i dispositivi si spostano da un luogo all’altro.

Questa architettura a livelli BSS e NSS, con l’accesso radio separato dalla commutazione centrale, è lo stesso modello di base perfezionato dalle generazioni successive. L’eNodeB e l’EPC del 4G, trattati nella guida di Com4 all’LTE, sono diretti discendenti architetturali delle BTS, BSC e MSC del GSM, semplicemente consolidati e ricostruiti attorno ai dati all-IP anziché alla voce a commutazione di circuito.

Quale tecnologia di accesso utilizza il GSM e in che modo si differenzia dal 4G?

Il GSM combina due tecniche di accesso radio per condividere lo spettro tra molti utenti simultanei:

• l’FDMA (Frequency Division Multiple Access) suddivide lo spettro radio disponibile in canali di frequenza separati, ciascuno con una larghezza di circa 200 kHz nel caso del GSM.
• Il TDMA (Time Division Multiple Access) divide poi ciascuno di questi canali di frequenza in otto slot temporali, consentendo a un massimo di otto chiamate o connessioni separate di condividere lo stesso canale di frequenza alternandosi in rapida successione.

Questo approccio FDMA-più-TDMA era perfettamente adatto allo scopo originario del GSM, ovvero le chiamate vocali digitali, ma è di gran lunga meno efficiente in termini di spettro rispetto ai metodi di accesso basati su OFDMA utilizzati nel 4G e nel 5G; questo è uno dei motivi principali per cui le generazioni successive offrono una velocità di trasmissione dati notevolmente superiore a parità di spettro. Nella maggior parte dell’Europa, compresa la Norvegia, il GSM operava principalmente nelle bande a 900 MHz e 1800 MHz, spettro che gli operatori stanno ora progressivamente riutilizzando per il 4G e il 5G man mano che le reti 2G vengono disattivate.

Il ruolo del GSM nelle generazioni di rete

Il termine "GSM" viene talvolta utilizzato in senso lato per indicare le reti 2G in generale, e talvolta per descrivere la più ampia famiglia di standard, compreso l’UMTS del 3G, la cui architettura di base e il cui modello di identificazione degli abbonati risalgono al GSM. In entrambi i casi, il GSM è il capostipite del modello di connettività basato su SIM utilizzato da ogni generazione successiva, ed è proprio per questo che comprenderlo è ancora importante, anche se la rete stessa è ormai in disuso.

Perché il GSM è ancora oggetto di discussione nell’ambito dell’IoT?

Due sono i motivi per cui il GSM rimane un argomento di attualità, anche se gli operatori stanno disattivando attivamente le reti 2G in tutta la Norvegia e nella più ampia regione nordica:

1. Dispositivi legacy. Una quantità significativa di hardware IoT di vecchia generazione, in particolare nelle apparecchiature industriali, nei contatori delle utenze e nei sistemi di allarme, è stata implementata su GSM/2G anni fa e deve essere migrata su LTE-M, NB-IoT o 4G standard prima che la rete 2G locale venga disattivata.
2. Il modello SIM. Ogni connessione IoT basata su SIM oggi, che operi su 4G, LTE-M, NB-IoT o 5G, si basa ancora sul modello di identificazione dell’abbonato introdotto dal GSM, ora implementato tramite SIM fisica, eSIM o iSIM. La guida di Com4 alle schede SIM IoT, alle eSIM e alle iSIM illustra come quel modello di identità si sia evoluto nei formati odierni.

Quando avverrà lo spegnimento del 2G in Norvegia?

La disattivazione del 2G in Norvegia è già in corso, non si tratta di un evento futuro da pianificare in astratto. Telia ha iniziato a disattivare la propria rete GSM in Norvegia nell’agosto 2025 e ha completato il processo nel dicembre 2025, il che significa che la rete 2G di Telia non è più operativa. Telenor ha adottato un approccio più graduale e attualmente prevede di mantenere attiva la propria rete 2G fino alla fine del 2027, con una disattivazione completa prevista per l’inizio del 2028. Le autorità di regolamentazione norvegesi stanno esortando attivamente le aziende e i consumatori ad abbandonare il 2G prima di tali date, e tempistiche di disattivazione simili si stanno verificando in Svezia e in gran parte del resto della regione nordica. In pratica, ciò significa che qualsiasi dispositivo che si connetta ancora tramite la rete di Telia deve aver già effettuato la migrazione, mentre qualsiasi dispositivo sulla rete 2G di Telenor ha a disposizione un periodo di tempo definito e non negoziabile per fare lo stesso.

Quali sono i rischi di rimanere sul GSM troppo a lungo?

Ritardare la migrazione dal 2G comporta un profilo di rischio specifico e ben noto per gli operatori IoT:

• Perdita improvvisa di connettività. Una volta che un operatore disattiva il 2G, i dispositivi ancora attivi su quella rete smettono immediatamente di funzionare, senza alcun degrado graduale che segnali l’imminente cambiamento.
• Incompatibilità hardware. Molti modem esclusivamente GSM non possono essere riconfigurati via etere per utilizzare una rete di generazione diversa, il che significa che la migrazione spesso richiede una sostituzione fisica dell’hardware o della SIM, non solo un aggiornamento software.
• Costi elevati per l’assistenza sul campo. Per implementazioni che coinvolgono centinaia o migliaia di dispositivi in luoghi difficili da raggiungere, dai contatori delle utenze ai sensori remoti, una migrazione reattiva, successiva alla disattivazione, risulta di gran lunga più costosa di una migrazione pianificata ed eseguita prima della scadenza.
• Tempistiche di migrazione ridotte. Le aziende che aspettano fino a poco prima della data confermata di disattivazione si trovano a competere per gli stessi installatori e le stesse risorse hardware con tutti gli altri che si trovano nella stessa situazione, il che tende a allungare i tempi di consegna proprio nel momento in cui contano di più.

GSM vs LTE-M vs NB-IoT: scegliere dove effettuare la migrazione

Per la maggior parte dei dispositivi IoT basati su GSM oggetto di migrazione oggi, la scelta dipende dal fatto che il dispositivo sia mobile e dalla quantità di dati che invia. Le apparecchiature mobili o portatili corrispondono generalmente allo standard LTE-M, mentre i sensori semplici e fissi che trasmettono piccole quantità di dati sono solitamente più adatti alla tecnologia NB-IoT. La guida di Com4 all’LTE e la guida alla migrazione in vista dello spegnimento del 2G approfondiscono entrambe come prendere questa decisione specifica.

In che modo Com4 supporta la migrazione dal GSM e dal 2G?

Com4 fornisce connettività SIM su LTE-M e NB-IoT, le due generazioni di rete appositamente progettate per accogliere i dispositivi GSM in migrazione, oltre che sui standard 4G e 5G. Per le aziende che utilizzano ancora reti 2G, Com4 si occupa degli aspetti pratici della migrazione: verificare quali dispositivi e quali componenti hardware devono essere sostituiti e quali invece riconfigurati, pianificare l’implementazione in base alle date di spegnimento confermate da ciascun operatore e fornire la connettività sostitutiva affinché i dispositivi possano passare alla nuova rete con tempi di inattività minimi. Poiché le SIM Com4 passano già automaticamente da una rete all’altra tra oltre 750 reti in più di 190 paesi, un dispositivo che oggi viene migrato dal GSM sarà in grado di continuare a passare alla generazione di rete più adeguata per gli anni a venire, anziché dover affrontare nuovamente la stessa migrazione forzata al prossimo cambio generazionale.